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FIPS|沈阳农业大学研究团队利用EMSA等技术揭示了BZR1 调节激活水稻中油菜素类固醇介导的AMT1;2

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-07-29 15:58:10

尽管已知油菜素类固醇 (BRs) 在植物生长和发育中发挥多效作用,但它们在植物养分吸收中的作用仍然未知。

沈阳农业大学研究团队在frontiers inplant science发表了一篇名为“BZR1 Regulates Brassinosteroid-Mediated Activation of AMT1;2 in Rice”的文章揭示了BZR1 调节激活水稻中油菜素类固醇介导的AMT1;2。


在这里,我们假设 BR 通过激活水稻AMT1型基因的表达直接调节铵吸收。外源 BR 处理上调AMT1;1和AMT1;2表达,而这种诱导在 BR 受体基因BRI1突变体d61-1 中受损。证明AMT1表达在调节该信号传导途径和水稻根部NH 4 +摄取的重要作用。进一步的 EMSA 和 ChIP 分析表明,BZR1直接与位于AMT1;2启动子区域的 BRRE 基序结合。此外,细胞铵含量、15NH 4 +吸收和甲基铵对根生长的调节作用强烈依赖于BZR1的水平。BRI1和BZR1 的过表达系及其突变体的遗传组合表明 BZR1 激活AMT1;2 BRI1 下游的表达。总之,研究结果表明,BRs 对水稻NH4 +吸收的调控涉及铵转运蛋白的转录调控。


由于AMT1;2转录水平的变化与BZR1表达水平的变化高度一致,表明 BZR1;2 作为AMT1;2上游的转录激活因子。为了验证 BZR1 的结合位点是否包含AMT1的启动子,我们构建了35S:GFP和35S:BZR1:GFP的转基因植物并进行了 ChIP 分析。启动子序列分析表明,两个BRRE(BR 响应元件)基序位于AMT1;2起始密码子前面的 2.5 kb 段内(图 3A)。我们设计了四个引物对来扩增AMT1;2的四个启动子片段 (P1-P4) 并进行 qPCR 实验以检查35S:GFP和35S:BZR1:GFP转基因中的 GFP 免疫沉淀物(图 3B)。ChIP 结果表明,BZR1 可以直接与AMT1;2启动子结合,尤其是在 P4 区域。由于 P4 片段包含两个推定的 BRRE 基序(图 3A),我们进一步进行了 EMSA 实验以确定哪个 BRRE 基序负责 BZR1 结合。我们设计了两个特定的探针,每个探针都包含一个 BRRE 基序。B 探针显示出与 BZR1 更强的结合(图 3A) 而 A 探针的结合略弱。当探针发生突变时,它们与 BZR1 的结合就会丢失。这些结果表明 BZR1 可以结合 P4 区域中的两个 BRRE 基序,但结合强度不同(图 3C)。

图3激活AMT1;2通过BZR1与启动子区的BRRE元件结合

尽管 BR 以其在调节植物生长和发育中的多效作用而闻名,但它们对养分吸收的影响尚不清楚。BR信号的激活已通过 BR 处理的野生型或bes1-D 拟南芥植物的转录组分析显示,以正向调节 AMT 基因AtAMT1;1的表达。 此外,BR信号转录因子RAVL1激活AMT1;2以增强水稻对NH 4 + 的吸收。BR 和AMT1之间链接的可能性表达表明根铵吸收过程可能与BRs在生长刺激中的生理功能相协调。


在这项研究中,我们通过评估 AMT 基因的转录水平以及它们在水稻品系根部吸收铵中所起的作用来验证这个问题,这些基因参与调节 BR 稳态。我们发现所有这些基因都表现出高水平的 BR 易感性,这些基因响应 BR 处理而表达上调,尤其是 NH 4 +转运蛋白基因AMT1;2。将此结果与较高NH 4 +的表型相结合摄取,可以推断这种 BR 依赖性调节是由转录因子 BZR1 和AMT1;2启动子之间的直接结合介导的。这种调节发生在感测 BR 信号之后。因此,AMT1;2介导的NH 4 +吸收可以看作是BR 介导的生理反应。


文献链接:https://doi.org/10.3389/fpls.2021.665883

FIPS|沈阳农业大学研究团队利用EMSA等技术揭示了BZR1 调节激活水稻中油菜素类固醇介导的AMT1;2
尽管已知油菜素类固醇 (BRs) 在植物生长和发育中发挥多效作用,但它们在植物养分吸收中的作用仍然未知。
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